京津冀地区沙尘活动及其对城市大气环境的影响

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京津冀地区沙尘活动及其对城市大气环境的影响李正涛河北师范大学长期以来,京津冀地区饱受风沙危害。冬春季节频繁发生的沙尘天气,导致大气颗粒物含量和降尘量急剧增多,污染大气环境,引起空气能见度降低,严重威胁交通运输安全和人们的正常生产生活。目前,对京津冀地区沙尘整体特征进行研究的较少,对该地区沙尘环境影响的认识还不够充分。在京津冀地区协同发展的大背景下,本研究采用野外观测、数理统计和模型分析相结合的手段,对京津冀地区春季沙尘活动及其对城市大气环境影响问题进行研究,取得了以下成果1)地质历史时期沙尘活动规律。距今22万年以前,京津冀地区水动力作用较强,风动力作用较弱,沙尘天气频率较低、程度较弱。距今22万年-16万年间,以风动力作用为主,沙尘活动较活跃,沙尘天气发生频率较高。距今16万年-8万年间,水动力作用逐渐增强,风动力作用逐渐减弱,沙尘活动发生频次呈波动性减少的趋势。(2)现代沙尘活动特征。京津冀地区沙尘天气以扬沙为主,浮尘次之,沙尘暴最少。空间上总体呈自西向东逐渐减少的趋势。根据沙尘天气区域差异,大体可将京津冀地区划分为4个沙尘活动的类型区。1980-2012年沙尘天气总体呈波动减少的趋势。春季是沙尘天气的多发季节。(3)各种因素对沙尘活动的影响。风速因子与沙尘天气频率的年际、年内变化正相关。湿度因子与沙尘天气频率的年际相关性较差,但具有一定的年内相关性。全球尺度的气候周期性波动及其影响下的大气环流因子的年际波动是造成京津冀地区沙尘天气年际变化的主因。京津冀地区西北部和中南部成为沙尘天气的高发区,与其地面有较丰富沙尘源有关。北京市沙尘活动较多,除受上风向东移南侵沙尘的影响外,与本地沙尘源较多也有很大关系。东部沿海地区尽管风力较强劲,但因地面沙物质较少,沙尘天气发生频次较低。(4)沙尘与城市大气污染的关系。京津冀地区沙尘活动与大气污染之间具有一定的年际、年内相关性和空间耦合性。沙尘对靠近西北沙尘源的北京、天津市大气环境的影响较大,对远离西北沙尘源的石家庄市大气环境影响较小。每次沙尘天气过程,基本上都会对京津冀地区大气环境造成一定的污染。近年来,京津冀沙尘活动造成的大气污染有减轻的趋势,沙尘型大气污染在京津冀地区大气污染中所占比重已不大,但在春季所占比重仍较高,因此,针对春季裸露沙源的治理是改善春季大气环境的一条重要措施。(5)沙尘对城市春季大气降尘的贡献。土壤风沙尘、焚烧冶炼尘、汽车尾气与道路扬尘、建筑水泥尘和煤烟尘是城市春季大气降尘的5大主要来源,累计可占到降尘来源总量的97%以上。其中,土壤风沙尘是石家庄市春季大气降尘最主要的来源,占2014年整个春季大气降尘的34.23%。土壤风沙尘也是北京市春季大气降尘的重要来源,占市城区降尘量的20.88%,郊区降尘量的30.07%,是城区降尘的第三大来源,是郊区降尘的第一大来源。沙尘天气发生日数与春季降尘量在年际变化上具有较好的相关性。远、近距离搬运的沙尘对京津冀地区城市春季大气降尘贡献很大,对城市大气环境具有重要影响,是导致春季大气颗粒物污染严重的重要原因。(6)治理沙尘型大气污染的建议。一是深入实施京津风沙源治理工程。主要措施包括:①农田普遍实行保护性耕作;②改退耕还林还草为退耕还荒;③加强对围栏封育的监管;④加大对农民的补贴。二是加强对本地沙尘源的治理。主要措施包括:①加强对城市周边干涸河道的综合整治;②加快推进矿山废弃地的恢复治理;③减少冬春季裸露农田的面积;④严格控制城市建筑扬尘。